論文の概要: Pontus-Mpemba effect in cavity quantum electrodynamics

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.05827v1
• Date: Thu, 07 May 2026 08:02:32 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-05-08 22:27:11.613971
• Title: Pontus-Mpemba effect in cavity quantum electrodynamics
• Title（参考訳）: 空洞量子電磁力学におけるポントス-メンバ効果
• Authors: Stefano Longhi,
• Abstract要約: 量子ポントス・ムペンバ効果(英: quantum Pontus-Mpemba effect)は、量子系が2段階の進化プロトコルを通してより速く緩和する反直観的な現象である。 この研究は、光子損失を持つJaynes-Cummingsモデルを用いて空洞量子力学におけるその実現を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The quantum Pontus-Mpemba effect is a counterintuitive phenomenon in which a quantum system relaxes faster through a two-step evolution protocol than through a single, unquenched relaxation. This work proposes its realization in cavity quantum electrodynamics using the Jaynes-Cummings model with photon loss. The model captures the coherent interaction between a two-level atom and a single quantized mode of a lossy cavity, providing a minimal yet realistic setting to explore dissipative quantum dynamics. Restricting the analysis to the single-excitation sector, the dynamics feature damped vacuum Rabi oscillations for weak dissipation that transition to near-exponential atomic decay under strong dissipation. A sudden quench of the cavity decay rate generates distinct relaxation trajectories from the same initial atom-cavity state. The atomic excitation then displays a non-monotonic, accelerated decay, where a trajectory with a quenched dissipation relaxes faster than fixed-loss evolution. The effect originates from the interplay between coherent atom-photon exchange and cavity dissipation, establishing a clear and experimentally accessible realization of the quantum Pontus-Mpemba effect in both optical and circuit QED platforms.
• Abstract（参考訳）: 量子ポントス・ムペンバ効果(英: quantum Pontus-Mpemba effect)は、量子系が2段階の進化プロトコルを通してより速く緩和する反直観的な現象である。 この研究は、光子損失を持つJaynes-Cummingsモデルを用いて空洞量子力学におけるその実現を提案する。 このモデルは、2レベル原子と損失キャビティの単一量子化モードとの間のコヒーレントな相互作用を捉え、散逸性量子力学を探求するための最小でも現実的な設定を提供する。 解析を単一励起セクターに制限すると、力学は弱い散逸のために真空ラビ振動を減衰させ、強い散逸の下でほぼ指数の原子崩壊に遷移する。 空洞崩壊速度の急激なクエンチは、同じ初期原子空洞状態から異なる緩和軌道を生成する。 原子励起は非単調な加速崩壊を示し、そこではクエンチされた散逸を伴う軌道が固定損失の進化よりも速く緩和される。 この効果は、コヒーレント原子-光子交換とキャビティ散逸の相互作用に起因し、光学および回路QEDプラットフォームの両方において、量子ポントス-メンバ効果の明確かつ実験的に到達可能な実現を確立した。

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